Віртуальна машина Ethereum EVM та її розвиток

Віртуальна машина Ethereum та Solidity

Розробка смарт-контрактів є основною навичкою блокчейн-інженера. Розробники зазвичай використовують такі високорівневі мови, як Solidity, для написання логіки контрактів. Однак EVM не може безпосередньо виконувати код Solidity, його потрібно скомпілювати в машинний код або байт-код. Хоча існують інструменти, які можуть автоматично виконати цей процес перетворення, розуміння основних принципів все ще допомагає оптимізувати продуктивність контрактів.

Пряме програмування за допомогою операційних кодів може забезпечити більш ефективне виконання контрактів та зменшити споживання газу. Наприклад, основний протокол відомої платформи торгівлі NFT активно використовує вбудовану асемблерну мову для оптимізації витрат газу для користувачів.

Стандарт EVM та реалізація

EVM як середовище виконання смарт-контрактів, його байт-код стандарт став галузевою нормою. Ця стандартизація дозволяє розробникам легко розгортати контракти на різних сумісних з EVM ланцюгах. Незважаючи на те, що всі дотримуються одного й того ж стандарту, різні команди можуть мати відмінності у конкретній реалізації EVM. Наприклад, основний клієнт Ethereum реалізує EVM на мові Go, тоді як інші команди можуть обирати такі мови, як C++. Ця різноманітність надає простір для оптимізації продуктивності та кастомізації.

Паралельна технологія EVM

Традиційно, спільнота блокчейн більше зосереджена на інноваціях у алгоритмах консенсусу. Однак, високопродуктивні блокчейн-системи також потребують оптимізації виконавчого рівня. Просте підвищення ефективності консенсусу без уваги до виконуваного рівня може призвести до вузького місця в продуктивності, що вимагає більш потужної апаратної підтримки.

Необхідність паралельної обробки

Більшість систем блокчейн використовують послідовне виконання транзакцій, подібно до однокристального процесора. Цей підхід, хоча й простий, важко задовольнити потреби великої кількості користувачів. Впровадження технології паралельного виконання, яка дозволяє одночасно обробляти кілька транзакцій, може значно підвищити пропускну здатність системи.

Однак паралельне виконання також приносить нові виклики, такі як обробка конкурентних транзакцій для однієї і тієї ж угоди. Необхідно розробити нові механізми для вирішення потенційних конфліктів. В ідеалі паралельна обробка не пов'язаних угод може лінійно підвищити продуктивність системи.

Інновація паралельного EVM

Деякі нові проекти досліджують паралельну технологію EVM, мета якої - оптимізувати виконувальний рівень блокчейну. Основні інновації включають:

• Паралельне виконання транзакцій: використання оптимістичного паралельного алгоритму, що дозволяє одночасну обробку кількох транзакцій шляхом відстеження відносин між вхідними та вихідними даними для управління залежностями.
• Затримка виконання: відкласти виконання транзакції до досягнення консенсусу, максимально використовуючи час блоку.
• Оптимізація зберігання стану: проектування спеціалізованої бази даних стану для підвищення швидкості доступу до стану.
• Ефективний механізм консенсусу: вдосконалення існуючих алгоритмів консенсусу, підтримка синхронізації великих вузлів.

Виклики та роздуми

Основні виклики, з якими стикається паралельна Віртуальна машина Ethereum, включають:

• Технічна реалізація: потрібно вирішити потенційні проблеми зі станом конфлікту, розробити ефективний механізм виявлення та вирішення конфліктів.
• Захист інтелектуальної власності: як ділитися інноваційними досягненнями з громадою, захищаючи при цьому основні технології.
• Децентралізація вузлів: балансування вимог до високої продуктивності та рівня децентралізації мережі.

Огляд проектів паралельної Віртуальної машини Ethereum

Наразі паралельна екосистема EVM швидко розвивається, з'являється безліч інноваційних проектів:

1. Проект A: має на меті оптимізувати EVM через паралельне виконання та конвеєрну архітектуру, ціль - досягти 10 000 TPS. Завершено масштабне фінансування, команда має потужний досвід.

2. Проект B: перехід від мережі, спеціалізованої на торгах, до повної паралельної EVM, що підтримує до 12 500 TPS. Запущено тестову мережу, а також відкрито вихідний код фреймворку, який підтримує впровадження паралельних технологій Layer 2.

3. Проект C: покращення продуктивності виконавчого рівня за допомогою технології подвійної віртуальної машини EVM++. Основна команда складається з фахівців відомих блокчейн-проектів, вже запущено публічну тестову мережу та екологічну програму стимулювання.

4. Проект D: мережа, сумісна з EVM, побудована на базі Cosmos SDK, яка впроваджує паралельну технологію EVM для підвищення продуктивності.

5. Проект E: реалізація сумісності з EVM на високопродуктивному публічному блокчейні, підтримка розробників Solidity для одноразового розгортання застосунків, TPS понад 2,000.

6. Проект F: впровадження високопродуктивної Віртуальної машини в екосистему Ethereum, виконуючи транзакції в середовищі цієї Віртуальної машини, одночасно розраховуючи на Ethereum.

7. Проект G: модульна ВМ мережа Layer 2, що підтримує різні високопродуктивні віртуальні машини, гнучкий вибір розрахункового і виконавчого рівнів.

Ці проекти демонструють різноманітність і потенціал паралельної технології EVM, що сприяє підвищенню ефективності виконання блокчейн та розширенню можливостей застосування.

Висновок

Розвиток технології паралельного EVM знаменує собою увагу до оптимізації рівня виконання в сфері блокчейн. Ці інновації можуть підвищити пропускну здатність і ефективність блокчейн-систем, закладаючи основу для створення масштабованих децентралізованих додатків. З розвитком і впровадженням технології паралельний EVM відіграватиме важливу роль у формуванні майбутньої екосистеми блокчейн.